JP3003647B2 - 質量分析装置 - Google Patents
質量分析装置Info
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- JP3003647B2 JP3003647B2 JP9254675A JP25467597A JP3003647B2 JP 3003647 B2 JP3003647 B2 JP 3003647B2 JP 9254675 A JP9254675 A JP 9254675A JP 25467597 A JP25467597 A JP 25467597A JP 3003647 B2 JP3003647 B2 JP 3003647B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は質量分析装置に関す
る。好ましくは大気圧イオン化（AtomosphericPressure
Ionization)あるいは化学イオン化など分子反応を利用
したイオン化機能を有する大気圧イオン化質量分析計に
係る、さらに、好ましくは、分子イオンを分解させて負
イオン検出を行う場合の改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、多くの質量分析装置では、大気
圧下で試料をイオン化し、これを高真空の質量分析部に
導いて質量分析するように構成されている。このような
ものでは、イオン化された試料は、大気圧から高真空に
導かれる過程で、断熱膨張により、急速に冷却される。
そのために、試料イオンの周囲には水等の分子が付着
し、いわゆるクラスターイオンが形成される。クラスタ
ーイオンが形成されると、このイオンがバックグランド
ノイズとなって、質量分析精度を低下させる。 【０００３】また、このような装置と液体クロマトグラ
フを組み合わせた装置を例として説明する。大気圧イオ
ン化（以下、ＡＰＩと略称する）を利用した液体クロマ
トグラフ直結形質量分析計（以下、ＬＣ／ＡＰＩ質量分
析計と略称する）は、従来の電子衝撃形イオン化（以
下、ＥＩと略称する）を利用したガスクロマトグラフ直
結形質量分析計（以下、ＧＣ質量分析計と略称する）に
比べ、そのイオン化機構において衝撃の少ない穏やかな
イオン化手段を用いているため、試料をイオン化する際
分解することが少なく、分子イオンが観測しやすい特徴
を有し、ＧＣ質量分析計では得られない多くの知見を有
している。しかし反面、分子イオンは観測されるものの
分解したイオンの観測が少ないことから情報量も少なく
なり、分子構造等を知るうえでは難点でもあった。 【０００４】そこで、これらクラスターイオンの影響を
低減し、或いは、イオンの観測の情報を得るため、現在
行われている測定例が図１に示されている。図１におい
て、イオン化部と中間圧力領域部の間に設けられた電極
１（以下、第１細孔電極と略称する）と、中間圧力領域
部と分析部の間に設けられた電極２（以下、第２細孔電
極と略称する）との間に、「第１細孔電極電圧＞第２細
孔電極電圧」となる電圧（以下、ドリフト電圧と略称す
る）を印加し、中間圧力領域部において分子イオンを加
速させ、中性分子と衝突させている。 【０００５】すなわち、中間圧力領域では、空気等の分
子の存在率が適度であり、また、分子の平均自由行程が
適度であるので、イオン化された試料は空気等の中性分
子と衝突を繰り返す。そのため、試料分子の周りに付着
された分子がはぎ取られ、クラスターイオンが解裂され
る。 【０００６】さらに、分子の加速が大きくなるように制
御すると、分子イオンを故意に分解し、分解したイオン
を分析部に導入することにより情報を多く得られる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
「第１細孔電極電圧＞第２細孔電極電圧」となる電圧を
印加していたので、試料が正のイオンにイオン化された
ときには、中間圧力領域で加速して中性分子と衝突でき
る。しかしながら、試料によっては、例えば、有機酸
（乳酸，酢酸等）のようにプロトン親和力の小さい化合
物では、正イオンにイオン化するのが困難であり、その
ため、負イオンにイオン化される。 【０００８】「第１細孔電極電圧＞第２細孔電極電圧」
となる電圧を印加していたのでは、負のイオンを加速す
ることができずに、形成された中間圧力領域で、中性分
子と衝突させることができなかった。 【０００９】本発明の目的は、特にプロトン親和力が大
きい試料に対してでも、質量分析可能とすることにあ
る。より詳細には、試料が負のイオンにイオン化された
ときでも、中間圧力領域で、イオンを加速させて、イオ
ンを中性分子と衝突させることを可能とすることにあ
る。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、試料をイオン化するイオン化部と、前記イオン化部
より低い圧力に保たれた中間圧力部と、前記中間圧力部
より低い圧力に保たれた高真空部と、前記中間圧力部の
前記イオン化部側に配置され且つ前記イオン化された試
料が通過する開口を有する第１の電極と、前記中間圧力
部の前記高真空部側に配置され且つ前記イオン化された
試料が通過する開口を有する第２の電極とを有し、前記
イオン化された試料を前記第１の電極の開口と第２の電
極の開口を介して前記高真空部に導いて質量分析する質
量分析装置であって、前記第１の電極への印加電圧が前
記第２の電極への印加電圧より高くなる第１の状態、ま
たは前記第１の電極への印加電圧が前記第２の電極への
印加電圧より低くなる第２の状態の何れかの状態になる
ように、前記第１の電極及び前記第２の電極に電圧を印
加する手段と、前記第１の状態または前記第２の状態で
印加する電圧値を所定の範囲で変化させる手段を有する
ように構成した。 【００１１】 【００１２】このように構成したことにより、プロトン
親和力の大きな試料でも分析可能となる。また、中間圧
力領域において、試料が負のイオンにイオン化されたと
きでも、中間圧力領域で、イオンを加速させて、イオン
を中性分子と衝突されることが可能となる。 【００１３】また更には、正イオン，負イオン測定のい
ずれの場合も分子イオンを分解させて測定することが可
能となる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、実施例を図面を参照しつつ
説明する。 【００１５】図２は本発明に係る負イオン測定のための
ドリフト電圧切り替え装置の一実施例構成を示す図であ
る。この実施例においては、１つのフローティング状態
のドリフト電源３を利用し、ドリフト電圧切替回路４と
その駆動回路５によって、第１細孔電極１と第２細孔電
極２間に印加する電圧を反転させる点に特徴がある。ド
リフト電圧切替回路４は４つのリレーで構成され、リレ
ー６とリレー７，リレー８とリレー９はそれぞれ２個ず
つ動作する。例えば正イオン測定を行う場合は、リレー
６とリレー７が同時に動作し、「第１細孔電極電圧＞第
２細孔電極電圧」となるドリフト電圧を印加する。この
時リレー８とリレー９は動作せず接点は開の状態となっ
ている。反対に負イオンを測定する場合には、リレー８
とリレー９が動作し、「第１細孔電極電圧＜第２細孔電
極電圧」となるドリフト電圧を印加する。この時リレー
６，リレー７は動作せず接点は開の状態となっている。
駆動回路５はリレー６，７，８，９の４つのリレーを、
制御データー処理装置１０、あるいは正，負イオン測定
モード切替スイッチ１１の信号によって２個ずつ動作さ
せる回路である。例えば制御データー処理装置１０より
正イオン測定モードとして“Ｈ”レベルの信号が送られ
ればリレー６，７が動作し、負イオンモードとして
“Ｌ”レベルの信号が送られればリレー８，９が動作す
る。 【００１６】ドリフト電源３は通常イオン加速電圧（約
３ＫＶ〜４ＫＶ）に浮いた状態で動作するため、フロー
ティングになっており、更に測定する試料によって分子
イオンが分解するための衝突エネルギーが異なることか
ら、ドリフト電圧はドリフト電圧設定ダイヤル１２によ
って可変（０Ｖ〜約２５０Ｖ）できるようになってい
る。 【００１７】尚、本実施例ではドリフト電源３の切り替
えのみについて述べたが、イオン検出器１３に分子イオ
ンあるいは分子イオンより分解したイオンを検出するた
めには、ニードル電源１８については正イオン測定モー
ドの時は、ニードル２１に５ＫＶ〜１０ＫＶの電圧が印
加され、負イオン測定モードの時は−５ＫＶ〜−１０Ｋ
Ｖの電圧が印加される。更に第２細孔電極２にはイオン
加速電圧として、正イオン測定モードの時は３ＫＶ〜４
ＫＶ、負イオン測定モードの時は−３ＫＶ〜−４ＫＶの
電圧が印加され、分析部においても正イオン測定モード
の時は正イオンが測定可能な状態に、負イオン測定モー
ドの時は負イオンが測定可能な状態に保たれていること
は言うまでもない。しかもこれらの電圧の印加、あるい
は測定状態の設定は、いずれも制御データー処理装置１
０あるいは正負イオン測定モード切り替えスイッチの信
号に同期し行われる。 【００１８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プロトン親和力の小さい化合物をイオン化して、分析で
きる。さらには、中間圧力領域で加速して中性分子と衝
突させることができる。そのため、このような試料にお
いても、質量分析の精度が向上し、質量分析装置の利用
領域が大いに拡がるという効果を有する。 【００１９】さらに好ましい構成によれば、１つのドリ
フト電源で、第１細孔電極と第２細孔電極との間に、
正，負のドリフト電圧を切り替えて印加することが可能
となり、負イオンの測定においても正イオン測定と同様
の多くの情報を得ることができる。
る。好ましくは大気圧イオン化（AtomosphericPressure
Ionization)あるいは化学イオン化など分子反応を利用
したイオン化機能を有する大気圧イオン化質量分析計に
係る、さらに、好ましくは、分子イオンを分解させて負
イオン検出を行う場合の改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、多くの質量分析装置では、大気
圧下で試料をイオン化し、これを高真空の質量分析部に
導いて質量分析するように構成されている。このような
ものでは、イオン化された試料は、大気圧から高真空に
導かれる過程で、断熱膨張により、急速に冷却される。
そのために、試料イオンの周囲には水等の分子が付着
し、いわゆるクラスターイオンが形成される。クラスタ
ーイオンが形成されると、このイオンがバックグランド
ノイズとなって、質量分析精度を低下させる。 【０００３】また、このような装置と液体クロマトグラ
フを組み合わせた装置を例として説明する。大気圧イオ
ン化（以下、ＡＰＩと略称する）を利用した液体クロマ
トグラフ直結形質量分析計（以下、ＬＣ／ＡＰＩ質量分
析計と略称する）は、従来の電子衝撃形イオン化（以
下、ＥＩと略称する）を利用したガスクロマトグラフ直
結形質量分析計（以下、ＧＣ質量分析計と略称する）に
比べ、そのイオン化機構において衝撃の少ない穏やかな
イオン化手段を用いているため、試料をイオン化する際
分解することが少なく、分子イオンが観測しやすい特徴
を有し、ＧＣ質量分析計では得られない多くの知見を有
している。しかし反面、分子イオンは観測されるものの
分解したイオンの観測が少ないことから情報量も少なく
なり、分子構造等を知るうえでは難点でもあった。 【０００４】そこで、これらクラスターイオンの影響を
低減し、或いは、イオンの観測の情報を得るため、現在
行われている測定例が図１に示されている。図１におい
て、イオン化部と中間圧力領域部の間に設けられた電極
１（以下、第１細孔電極と略称する）と、中間圧力領域
部と分析部の間に設けられた電極２（以下、第２細孔電
極と略称する）との間に、「第１細孔電極電圧＞第２細
孔電極電圧」となる電圧（以下、ドリフト電圧と略称す
る）を印加し、中間圧力領域部において分子イオンを加
速させ、中性分子と衝突させている。 【０００５】すなわち、中間圧力領域では、空気等の分
子の存在率が適度であり、また、分子の平均自由行程が
適度であるので、イオン化された試料は空気等の中性分
子と衝突を繰り返す。そのため、試料分子の周りに付着
された分子がはぎ取られ、クラスターイオンが解裂され
る。 【０００６】さらに、分子の加速が大きくなるように制
御すると、分子イオンを故意に分解し、分解したイオン
を分析部に導入することにより情報を多く得られる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
「第１細孔電極電圧＞第２細孔電極電圧」となる電圧を
印加していたので、試料が正のイオンにイオン化された
ときには、中間圧力領域で加速して中性分子と衝突でき
る。しかしながら、試料によっては、例えば、有機酸
（乳酸，酢酸等）のようにプロトン親和力の小さい化合
物では、正イオンにイオン化するのが困難であり、その
ため、負イオンにイオン化される。 【０００８】「第１細孔電極電圧＞第２細孔電極電圧」
となる電圧を印加していたのでは、負のイオンを加速す
ることができずに、形成された中間圧力領域で、中性分
子と衝突させることができなかった。 【０００９】本発明の目的は、特にプロトン親和力が大
きい試料に対してでも、質量分析可能とすることにあ
る。より詳細には、試料が負のイオンにイオン化された
ときでも、中間圧力領域で、イオンを加速させて、イオ
ンを中性分子と衝突させることを可能とすることにあ
る。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、試料をイオン化するイオン化部と、前記イオン化部
より低い圧力に保たれた中間圧力部と、前記中間圧力部
より低い圧力に保たれた高真空部と、前記中間圧力部の
前記イオン化部側に配置され且つ前記イオン化された試
料が通過する開口を有する第１の電極と、前記中間圧力
部の前記高真空部側に配置され且つ前記イオン化された
試料が通過する開口を有する第２の電極とを有し、前記
イオン化された試料を前記第１の電極の開口と第２の電
極の開口を介して前記高真空部に導いて質量分析する質
量分析装置であって、前記第１の電極への印加電圧が前
記第２の電極への印加電圧より高くなる第１の状態、ま
たは前記第１の電極への印加電圧が前記第２の電極への
印加電圧より低くなる第２の状態の何れかの状態になる
ように、前記第１の電極及び前記第２の電極に電圧を印
加する手段と、前記第１の状態または前記第２の状態で
印加する電圧値を所定の範囲で変化させる手段を有する
ように構成した。 【００１１】 【００１２】このように構成したことにより、プロトン
親和力の大きな試料でも分析可能となる。また、中間圧
力領域において、試料が負のイオンにイオン化されたと
きでも、中間圧力領域で、イオンを加速させて、イオン
を中性分子と衝突されることが可能となる。 【００１３】また更には、正イオン，負イオン測定のい
ずれの場合も分子イオンを分解させて測定することが可
能となる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、実施例を図面を参照しつつ
説明する。 【００１５】図２は本発明に係る負イオン測定のための
ドリフト電圧切り替え装置の一実施例構成を示す図であ
る。この実施例においては、１つのフローティング状態
のドリフト電源３を利用し、ドリフト電圧切替回路４と
その駆動回路５によって、第１細孔電極１と第２細孔電
極２間に印加する電圧を反転させる点に特徴がある。ド
リフト電圧切替回路４は４つのリレーで構成され、リレ
ー６とリレー７，リレー８とリレー９はそれぞれ２個ず
つ動作する。例えば正イオン測定を行う場合は、リレー
６とリレー７が同時に動作し、「第１細孔電極電圧＞第
２細孔電極電圧」となるドリフト電圧を印加する。この
時リレー８とリレー９は動作せず接点は開の状態となっ
ている。反対に負イオンを測定する場合には、リレー８
とリレー９が動作し、「第１細孔電極電圧＜第２細孔電
極電圧」となるドリフト電圧を印加する。この時リレー
６，リレー７は動作せず接点は開の状態となっている。
駆動回路５はリレー６，７，８，９の４つのリレーを、
制御データー処理装置１０、あるいは正，負イオン測定
モード切替スイッチ１１の信号によって２個ずつ動作さ
せる回路である。例えば制御データー処理装置１０より
正イオン測定モードとして“Ｈ”レベルの信号が送られ
ればリレー６，７が動作し、負イオンモードとして
“Ｌ”レベルの信号が送られればリレー８，９が動作す
る。 【００１６】ドリフト電源３は通常イオン加速電圧（約
３ＫＶ〜４ＫＶ）に浮いた状態で動作するため、フロー
ティングになっており、更に測定する試料によって分子
イオンが分解するための衝突エネルギーが異なることか
ら、ドリフト電圧はドリフト電圧設定ダイヤル１２によ
って可変（０Ｖ〜約２５０Ｖ）できるようになってい
る。 【００１７】尚、本実施例ではドリフト電源３の切り替
えのみについて述べたが、イオン検出器１３に分子イオ
ンあるいは分子イオンより分解したイオンを検出するた
めには、ニードル電源１８については正イオン測定モー
ドの時は、ニードル２１に５ＫＶ〜１０ＫＶの電圧が印
加され、負イオン測定モードの時は−５ＫＶ〜−１０Ｋ
Ｖの電圧が印加される。更に第２細孔電極２にはイオン
加速電圧として、正イオン測定モードの時は３ＫＶ〜４
ＫＶ、負イオン測定モードの時は−３ＫＶ〜−４ＫＶの
電圧が印加され、分析部においても正イオン測定モード
の時は正イオンが測定可能な状態に、負イオン測定モー
ドの時は負イオンが測定可能な状態に保たれていること
は言うまでもない。しかもこれらの電圧の印加、あるい
は測定状態の設定は、いずれも制御データー処理装置１
０あるいは正負イオン測定モード切り替えスイッチの信
号に同期し行われる。 【００１８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プロトン親和力の小さい化合物をイオン化して、分析で
きる。さらには、中間圧力領域で加速して中性分子と衝
突させることができる。そのため、このような試料にお
いても、質量分析の精度が向上し、質量分析装置の利用
領域が大いに拡がるという効果を有する。 【００１９】さらに好ましい構成によれば、１つのドリ
フト電源で、第１細孔電極と第２細孔電極との間に、
正，負のドリフト電圧を切り替えて印加することが可能
となり、負イオンの測定においても正イオン測定と同様
の多くの情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】正イオンを測定する場合のドリフト電圧の印加
方法を示す図である。 【図２】本発明のドリフト電圧切り替え装置を示す図で
ある。 【図３】正イオンの測定例を示す図である。 【図４】負イオンの測定例を示す図である。 【符号の説明】 １…第１細孔電極、２…第２細孔電極、３…ドリフト電
源、４…ドリフト電圧切替回路、５…駆動回路、６，
７，８，９…リレー、１０…制御データー処理装置、１
１…正負イオン測定モード切替スイッチ、１２…ドリフ
ト電圧設定ダイヤル、１３…イオン検出器、１４…分析
管、１５…マグネット電源、１６…マグネットコイル、
１７…イオン加速電源、１８…ニードル電源、１９…液
体クロマトグラフ、２０…マグネット。
方法を示す図である。 【図２】本発明のドリフト電圧切り替え装置を示す図で
ある。 【図３】正イオンの測定例を示す図である。 【図４】負イオンの測定例を示す図である。 【符号の説明】 １…第１細孔電極、２…第２細孔電極、３…ドリフト電
源、４…ドリフト電圧切替回路、５…駆動回路、６，
７，８，９…リレー、１０…制御データー処理装置、１
１…正負イオン測定モード切替スイッチ、１２…ドリフ
ト電圧設定ダイヤル、１３…イオン検出器、１４…分析
管、１５…マグネット電源、１６…マグネットコイル、
１７…イオン加速電源、１８…ニードル電源、１９…液
体クロマトグラフ、２０…マグネット。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−15747（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−35347（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−9107（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 49/06
H01J 49/10
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．試料をイオン化するイオン化部と、前記イオン化部
より低い圧力に保たれた中間圧力部と、前記中間圧力部
より低い圧力に保たれた高真空部と、前記中間圧力部の
前記イオン化部側に配置され且つ前記イオン化された試
料が通過する開口を有する第１の電極と、前記中間圧力
部の前記高真空部側に配置され且つ前記イオン化された
試料が通過する開口を有する第２の電極とを有し、前記
イオン化された試料を前記第１の電極の開口と第２の電
極の開口を介して前記高真空部に導いて質量分析する質
量分析装置であって、前記第１の電極への印加電圧が前記第２の電極への印加
電圧より高くなる第１の状態、または前記第１の電極へ
の印加電圧が前記第２の電極への印加電圧より低くなる
第２の状態の何れかの状態になるように、前記第１の電
極及び前記第２の電極に電圧を印加する手段と、 前記第１の状態または前記第２の状態で印加する電圧値
を所定の範囲で変化させる手段を有すること を特徴とす
る質量分析装置。 ２．請求項１において、前記イオン化部は針状電極を有し、 前記針状電極は、前記第１の状態のときには正電圧が印
加され、前記第２の状態のときには負電圧が印加される
こと を特徴とする質量分析装置。 ３．請求項１において、前記第１の状態または前記第２の状態で印加する電圧値
は、０〜２５０Ｖの範囲で変化し得ること を特徴とする
質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9254675A JP3003647B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9254675A JP3003647B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 質量分析装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08121323A Division JP3117071B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 質量分析装置及び質量分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083791A JPH1083791A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3003647B2 true JP3003647B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=17268308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9254675A Expired - Lifetime JP3003647B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003647B2 (ja) |
-
1997
- 1997-09-19 JP JP9254675A patent/JP3003647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1083791A (ja) | 1998-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071119 Year of fee payment: 8 |